Wimpern

Ein Cilium (Plural: Zilien) ist ein fingerartiger Vorsprung an der Oberfläche von speziell angepassten Zellen. Man findet sie in großer Zahl auf Epithelzellen der Atemwege und des weiblichen Genitaltrakts, wo sie dazu dienen, Partikel entlang der Zelloberfläche zu bewegen.

Im Querschnitt ist ein Zilium membrangebunden und enthält einen Zylinder, der aus 9 Paaren von Mikrotubuli besteht; jedes Paar besteht aus 2 miteinander verschmolzenen Mikrotubuli. In der Mitte dieses Zylinders befinden sich 2 Mikrotubuli, die nicht miteinander verschmolzen sind. Die 9+2-Anordnung der Mikrotubuli erstreckt sich von der Spitze des Ciliums bis zur Basis. An der Basis verbinden sich nur die äußeren Mikrotubuli mit einer modifizierten Zentriole, die als Basalkörper bezeichnet wird. Der Basalkörper steuert die Bildung der Zilien in der Frühphase der Zelle - die Zentriolen teilen sich und bilden ein Organisationszentrum für den Zusammenbau der Mikrotubuli unter der Zellmembran.

Jeweils eines der Mitglieder eines Paares hat Brückenfortsätze zu einem benachbarten Paar. Diese Fortsätze enthalten ein Protein, Dynein, und ATPase-Aktivität. Der ATP-Abbau an dieser Stelle führt dazu, dass ein Mikrotubulus relativ zu seinen Nachbarn verschoben wird. Die Gesamtwirkung zahlreicher solcher Interaktionen pro Sekunde auf das Cilium ist eine zyklische, flatternde Bewegung. Der Zyklus hat eine Phase, in der das Cilium relativ gerade ist und Oberflächenmaterie vorantreibt, gefolgt von einer Phase, in der es bei der Rückkehr in seine Ausgangsposition gekrümmt wird, wenn Oberflächenmaterie nicht angetrieben wird.

Aufgrund lokaler Membraninteraktionen ist der Zyklus des Schwebens zwischen benachbarten Zilien in einer Ebene entlang der Zelloberfläche leicht phasenverschoben. Dies führt zu einer koordinierten Kehrbewegung, mit der Partikel, wie z. B. Schleim im Atmungsbaum, effizienter an der Zelloberfläche entlang geleitet werden können.